AO工艺用于化工废水脱氮的中试研究

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[摘要]用硫酸法生产钛白粉时会产生大量量高温酸性废水,经电石渣中和后氨氮含量高、碳氮比低。采用化学氧化法进行脱氮费用高，且无法达到去除总氮的目目的。针对此类废水,采用A/0活性污泥法替代化学氧化法进行中试研究。在进水温度为40~50℃COD为~mg/L、氨氮为6.5~17.8mg/L、总氮为11.1~mg/L的条件下，控制DO在3.5~4.5mg/L、污泥回流比为60%、混合回流比90%、碳源投加量55mg/L,结果显示,接种活性污泥经过驯化出水COD为25~35mg/L，氨氮在1mg/L以下，总氮在6~9mg/L,可稳定达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/-)中的工业园区集中式污水处理厂排放标准要求。经核算，吨水运行成本为0.元。通过逐步提高温度和水力负荷的驯化方法,达到去除此化类化工废水中污染物的效果,可为工程应用提供指导和参考。四川某钛业公司以硫酸法生产钛白粉，产生大量44~48℃的酸性废水。该废水经电石渣中和后采用氯氧化脱氮，出水氨氮达到　　15mg/L以下，总氮在35mg/L以下,运行成本较高。现出水水质要求执行《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/-)中“工业园区集中式污水处理厂”标准，即氨氮≤3mg/L总氮≤15mg/L,需对氨氮和总氮进一步处理。考虑到原有氯氧化工艺的脱氮运行费用较高，且无法保证总氮达标，而较高温度的废水先降温后处理会增加运行费用，同时排水的钙离子含量高，可能导致冷却塔结垢严重，影响稳定运行，因此进行生化脱氮十分必要。有报道指出(1-2),温度是影响生物脱氮的重要因素之一，较高温度下活性污泥仍表现出较高的生物活性(3-6)。基于此,笔者以AO活性污泥法为主体工艺处理钛业化工废水，逐步提高水力负荷,考察处理效果，以期为化工废水的低成本运行提供指导和参考。

1材料与方法

1.1进水水质

某钛白粉生产企业产生的酸性废水经电石渣中和后作为试验进水，其pH为7.54~9.84COD为36.6~71.4mg/L、NH-N为6.5~17.8mg/LTN为11.1~mg/L、TP约为0.2mg/L，因TP满足DB51/规定的排放标准要求，故试验中未考虑TP。

1.2试验装置

AO中试工艺流程如图1所示。中试装置主体设备尺寸为2.5mx5mx2.5m，生化有效容积约6.5m3池体材质为不锈钢，设计处理水量为0.4mh，水力停留时间约16.25h。试验期间，进水提升至缺氧池依次经过好氧池和沉淀池，经泥水分离后出水,污泥由沉淀池回流至缺氧池前端。

1.3运行条件

试验进水温度在18~49DO控制在3.5~4.5mg/L,混合液回流和污泥回流总比例控制在%~%,稳定运行期间严格控制在%，其中污泥回流比为60%,混合液为90%。接种污泥为新乐市某污水处理厂好氧池污泥,由于进水碳源较低，运行期间污泥质量浓度约0mg/L。试验期间各阶段进水流量如表1所示。

2结果与讨论

试验于年3月27日开始，6月4日结束试验期间测定进、出水的COD、NH-N、TN,每天上、下午测定进、出水及A池系统的温度。

2.1试验期间温度变化情况

试验期间温度变化情况如图2所示。图中均为白天(上午温度较低时段和下午温度较高时段)的测定值。由图2可见，试验期间系统温度总体呈上升趋势，进水温度变化较大主要是环境温差造成的，系统温度、出水温度与进水温度呈相同变化趋势。进水温度最高可达49℃，系统温度最高达℃，出水温度最高达37.4℃。

2.2COD去除效果

试验期间对进出水的COD进行测定，结果见图3。由图3可以看出，污泥驯化培养初期进水流量为0.2m/h，第5天提升进水流量至0.3m/h，出水水质急剧下降，主要是因为污泥未完全适应环境。将进水流量调低至0.2m/h进行适应培养，调整3d后出水指标降低。为保证调试循序渐进,降低进水负荷增加梯度，增加了0.25mh的过渡期，后将进水流量调至0.3、0.4、0.5m?h，此时出水COD在25~35mg/L,均能满足出水要求。试验进行到约50d时，进水温度维持在40℃以上，温度较高，但出水COD也能达到排放要求。原因在于活性污泥在17~40℃之间均能保持较高的生物活性，具有较好的去除效果(7)。此外，从进水流量为0.5m/h的运行效果来看，即使系统受到冲击，出水COD在25~35mg/L,可满足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB51/-)中的“工业园区集中式污水处理厂”标准要求(COD≤40mg/L)。

2.3氨氮去除效果

系统对氨氮的去除效果如图4所示。

由图4可知污泥驯化培养初期接种活性污泥未能很好地适应环境,出水氨氮不达标。第5天提升进水流量至0.3立方米每小时后,出水氨氮急剧升高,主要原因是进水负荷提升，水力停留时间缩短，污染物未来得及降解即随出水排出。将进水流量调回至0.2m/h进行适应培养后，出水氨氮达标。此后逐步提升进水流量至0.5mh，系统对氨氮仍有较好的去除效果，出水氨氮基本维持在0.2~15mg/L，满足排放标准要求(≤3mg/L),说明水量冲击对系统无明显影响。进水温度持续维持在45℃左右，出水氨氮由0.1~0.2mg/L升至0.8~10mg/L，说明高温对氨氮的去除有一定影响。

2.4总氮去除效果

工程经验表明反硝化1kg硝态氮需要至少5kgCOD试验进水的碳氮比平均为27,且进水中有部分COD为难降解有机物，因此实际可利用的碳源量更低。在缺氧池中投加工业级乙酸钠，考察不同质量浓度的乙酸钠对总氮去除效果的影响,结果见图5。

从图5可以看出，在污泥驯化初期投加52mg/L乙酸钠，出水无法满足排放标准要求;增加乙酸钠质量浓度至mg/L，污泥适应几天后出水可达到排放标准。增大碳氮比可提供更多电子供体进行反硝化,增强脱氮效果。其中e阶段出水总氮可稳定在5mg/L左右,为降低成本，逐步降低乙酸钠质量浓度至55mg/L，出水总氮在8~10mg/L，可满足排放标准要求(≤15mg/L)。

3运行费用及成本分析

运行成本主要包括电费、药剂费污泥处置费、人工费、设备折旧费等,由于是中试试验,仅对生化部分药剂费和电费进行核算。药剂费主要为工业乙酸钠(碳源)的费用。工业乙酸钠价格为元/t，按中试最低碳源投加量55mg/L计算，则碳源费用为0.元/t。电费:中试用电设备主要包括:进水泵(kW)2台潜水搅拌泵(0.01kWx2)、鼓风机(kW)污泥回流及混合液回流泵(kWx2),处理水量0.4m/h工业电费按0.6元/kWh计，则电费成本为0.元/t综上，中试的运行成本为0.元/t。

4结论和建议

(1)AO工艺对某钛业生产企业排放化工废水中的COD氨氮和总氮有较好的处理效果出水COD为25~35mg/L，氨氮在1mg/L以下，总氮为6~9mg/L,可满足DB51/-《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》工业园区集中式污水处理厂”的排放标准要求。(2)在进水温度达49℃系统温度达40.8℃的条件下接种活性污泥经驯化后硝化、反硝化作用稳定，能够达到脱氮要求。(3)进水总氮较高时，投加55mg/L碳源，出水总氮在8~10mg/L，能够稳定达标。运行成本(含药剂费与电费)可控制在0.元/t。本篇文章摘自《工业水处理》月刊，仅用于学习交流

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